Теория электролитической диссоциации

В 1887 году шведский химик Аррениус сформулировал теорию электролитической диссоциации. Теория объясняет, почему водные растворы солей, кислот и щелочей проводят электричество.

Электролитическая диссоциация

Аррениус, исследуя растворы, заметил, что некоторые из них проводят электрический ток. Чтобы понять, как именно это происходит, нужно вспомнить определение электрического тока. Это упорядоченное движение заряженных частиц. Следовательно, эти частицы должны присутствовать в растворе.

Заряженные частицы, переносящие электрический ток, — это ионы. Они делятся на положительно заряженные катионы и отрицательно заряженные анионы.

Рис. 1. Катионы и анионы в воде.

Ионы образуются в результате распада (расщепления) молекул веществ. Это может происходить в растворе под действием молекул воды или при высокой температуре в расплаве. Распад молекул на ионы называется электролитической диссоциацией.

Электролиты и неэлектролиты

Не все вещества распадаются на ионы под действием воды. Таким образом, различают две группы веществ:

• электролиты: молекулы распадаются на ионы;
• неэлектролиты: молекулы не распадаются на ионы.

К электролитам относятся сложные неорганические вещества:

• кислоты;
• сады;
• расплавы и растворы солей;
• твердые соли;
• некоторые твердые оксиды;
• гидроксиды.

Неэлектролиты: большинство органических веществ. К ним относятся:

• альдегиды;
• кетоны;
• углеводороды;
• углеводы

Суть электролитической диссоциации заключается в распаде ионных или полярных ковалентных связей. Молекулы воды притягивают полярные молекулы, увеличивая полярность, и расщепляют их на ионы. В отливках при высоких температурах ионы в кристаллической решетке начинают колебаться, что приводит к разрушению кристалла. Неполярные ковалентные связи, присутствующие в простых веществах, достаточно прочны, чтобы не разрушаться молекулами воды или при нагревании.

Рис. 2. Молекулы воды образуют ионы натрия и хлора.

Виды электролитов

Электролитическая диссоциация характеризуется степенью диссоциации. Это величина, отражающая отношение числа расщепленных молекул к общему числу молекул вещества. Степень диссоциации показывает долю молекул вещества, расщепленных на ионы. Выражается формулой

а = н/н,

где n — количество разложившихся молекул, N — общее количество молекул.

В зависимости от степени диссоциации выделяют две группы электролитов:

• крепкий – почти полностью разлагается в ненасыщенных растворах (сильные кислоты, соли, щелочи);
• слабые: частично разлагается или не разлагается (слабые кислоты, труднорастворимые соли, нерастворимые основания, гидроксид аммония).

Рис. 3. Сильные и слабые электролиты.

Ненасыщенный раствор содержит небольшую концентрацию растворенного вещества. Это означает, что в раствор можно добавить еще какое-то вещество.

Положения теории

Изучив электролиты, Аррениус сформулировал основные положения теории электролитической диссоциации:

• вещества, взаимодействуя с водой, распадаются на ионы — катионы и анионы;
• электрический ток заставляет катионы двигаться к катоду, а анионы — к аноду;
• диссоциация является обратимым процессом для слабых электролитов.